第一章生态学概论-PPT课件.ppt

1、生态学概论生态学概论贺秋芳21世纪面临的许多世界性的难题，世纪面临的许多世界性的难题，大都与生态学有关大都与生态学有关l人口膨胀l粮食紧张l环境污染l能源不足l资源紧缺l遗传疾病l什么是生态？l什么是生态学？l生态（eco-）l自然环境下生存和发展的状态，也指生物的生理特性和生活习性 l它们之间和它与环境之间环环相扣的关系 l生态学（ecology）l研究生物与环境及其相互关系的学科l研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及规律的科学，目的是指导人与生物圈（自然、资源、环境）的协调发展。授课目标授课目标l讲授生态学基本概念和基础理论l介绍部分生态学实例l观摩相关影视资料l要求l掌握

2、生物与环境相互作用的一般原理l关注人类活动下生态过程的变化以及对人类生存的影响生态学概论的讲课内容生态学概论的讲课内容l绪论l生物与环境（个体生态学）l种群生态学l群落生态学l生态系统生态学l应用生态学生态学教材及教学参考书籍l曹凑贵主编，生态学概论，高等教育出版社，2006l杨持主编， 生态学 （第二版），高等教育出版社，2000。l孙儒泳主编，基础生态学，高等教育出版社，2001。l李振基主编，生态学（第二版），北京:科学出版社，2004。主要生态学期刊l生态学报 中国生态学会，1982l生态杂志 中国生态学会，1982lAMBIO-人类环境杂志 瑞典皇家科学院，1972l应用生态学报 中

3、国生态学会，1990l生物多样性 中国科学院濒危物种委员会，1993l植物生态学报 中国植物学会，中国科学院植物研究所，1955lEcology the Ecological Society of America ，1920 l Journal of Ecology 1913 l Ecology Monorgraphs 1931 l Journal of Animal Ecology 1932 国内生态学有关网站l搜索引擎-lWWF- www.wwfchina.orgl万方数据- l中国期刊网- l生物学文摘（BA）- l中国科学院生物多样性委员会- l中国科学院生态环境中心- l湿地国际ww

4、w.wetlands.org湿地国际www.wetlands.org世界自然保护联盟http:/www.iucn.org/生命百科http:/eol.org/国际动物科学之家http:/www.globalzoology.org/dct/page/1第一章第一章 绪论绪论l生态学的定义生态学的定义l生态学历史、对象与范围生态学历史、对象与范围l生态学的分支科学、交叉学科生态学的分支科学、交叉学科l生态学发展动态生态学发展动态l生态学的研究方法生态学的研究方法l生态学的任务生态学的任务生态文化、生态伦理l生态意识l生态文学艺术l生态运动l生态党生态意识生态意识l注重维护社会发展的生态基础，强调从

5、生态价值的角度审视人与自然的关系和人生目的生态伦理生态伦理l生态伦理只有一个地球，毁掉后再无生存之地l生态伦理多样化的世界才是稳定的、可持续的、美好的！生态学的定义的发展Oikos+logosOikos+logos( (住所住所) () (学科学科) )OekologieOekologie生态学生态学ecologyecology住所的学科住所的学科谁住谁住住哪里住哪里怎么住怎么住生物生物环境环境关系关系生态学是研究生物与环境间相互关系的科学生态学是研究生物与环境间相互关系的科学动物动物植物植物微生物微生物人类人类无机因素无机因素生物因素生物因素人类社会人类社会恩斯特恩斯特海克尔海克尔l研究生物

6、及环境间相互关系的科学研究生物及环境间相互关系的科学（E. Haeckel, 1866）l恩斯特恩斯特海克尔，德国博物学家，海克尔，德国博物学家，达尔文进化论的捍卫者和传播达尔文进化论的捍卫者和传播者，第一个为生态学下了明确者，第一个为生态学下了明确定义的学者。定义的学者。l内涵内涵l环境对生物的决定和塑造作环境对生物的决定和塑造作用。用。l生物对环境的适应。生物对环境的适应。l适应环境的生物对环境的改适应环境的生物对环境的改善作用。善作用。不同的生态学定义不同的生态学定义研究科学的自然历史（C. Elton,1927）。研究生物形态、生理和行为上的适应（克什卡洛夫）,1954）。研究有机体的

7、分布和多度的科学（Andrewartha, 1954）。研究有机体与生活之地相互关系的科学（环境生物学）（Smith,1966）。研究生态系统的研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972, 1978, 1985) 。结构和功能的科学（E.P. Odum,1956）；综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（ E.P. Odum,1997 ）。研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学（马世骏，1980）。不同生态学定义的差异不同生态学定义的差异生态学定义的差别主要是关于居住对象生态学定义的差别主要是关于居住对象“生物生物”、居住地、居住地“环境环境”以及两者以及两

8、者“关系关系”的内容有所不同。的内容有所不同。l生物范畴不同生物范畴不同l包括有机体、生物个体、生物群体及生物群落。包括有机体、生物个体、生物群体及生物群落。l动物、植物、微生物及人类本身。动物、植物、微生物及人类本身。l环境范畴不同环境范畴不同l包括无机环境、有机环境、小生境、大环境及整个环境系统。包括无机环境、有机环境、小生境、大环境及整个环境系统。l物理环境要素、化学环境要素、生物环境要素乃至社会环境要素。物理环境要素、化学环境要素、生物环境要素乃至社会环境要素。l关系内容不同关系内容不同l环境因子对生物生长、发育，生存、发展的影响；生物对环境的环境因子对生物生长、发育，生存、发展的影响

9、；生物对环境的适应、改造。适应、改造。l生物（包括人类）处理自身利益与自然关系的生物（包括人类）处理自身利益与自然关系的“经济经济”策略。策略。生态学的研究对象、内容及分支学科生态学的研究对象、内容及分支学科近代生态学近代生态学研究的内容研究的内容近代生态学近代生态学研究的内容研究的内容l分子（molecular）l个体（individual）l种群（population）l群落（community）l生态系统（ecosystem）l景观（landscape）l生物圈（biosphere）经典生态学经典生态学研究的内容研究的内容生态学的研究内容生态学的研究内容l以野生生物类群和自然生态系统为对

10、象，探索环境与生物之间的以野生生物类群和自然生态系统为对象，探索环境与生物之间的作用和反作用及其规律。作用和反作用及其规律。l不同环境中生物种群的形成与发展，种群数量在时间和空间上的不同环境中生物种群的形成与发展，种群数量在时间和空间上的变化规律，种内、种间关系及其调节过程，种群对特定环境的适变化规律，种内、种间关系及其调节过程，种群对特定环境的适应对策。应对策。l中生物群落的组成，特征与分布，群落的结构、功能和动态。中生物群落的组成，特征与分布，群落的结构、功能和动态。l生态系统的基本成分和结构与功能；生态系统的能量流动与物质生态系统的基本成分和结构与功能；生态系统的能量流动与物质循环，生态

11、系统的发展、演化及其与人类的关系循环，生态系统的发展、演化及其与人类的关系l以人工生态系统和半自然生态系统为研究对象，研究在人类干扰以人工生态系统和半自然生态系统为研究对象，研究在人类干扰和破坏后不同区域系统的组成、结构和功能；环境质量的生态学和破坏后不同区域系统的组成、结构和功能；环境质量的生态学评价；生物多样性的保护和永续利用等。评价；生物多样性的保护和永续利用等。l以自然经济社会复合生态系统为研究对象，从研究其结构和以自然经济社会复合生态系统为研究对象，从研究其结构和功能入手，探索人在此类生态系统中的地位和作用，协调人类作功能入手，探索人在此类生态系统中的地位和作用，协调人类作为生态系统

12、组成者同时又是调控者与系统其他成分之间的关系，为生态系统组成者同时又是调控者与系统其他成分之间的关系，探索人口、资源、环境三者之间的和谐发展的途径，为改善全球探索人口、资源、环境三者之间的和谐发展的途径，为改善全球人与环境的相互关系提供科学依据，以求达到在人口不断增长情人与环境的相互关系提供科学依据，以求达到在人口不断增长情况下，合理管理与利用环境资源，保证人类社会持续协调地发展。况下，合理管理与利用环境资源，保证人类社会持续协调地发展。生态学的分支学科（一）l按组织层次（levels of organization）划分：个体生态学个体生态学(Individual ecology): 研究重

13、点是个体对生物和非研究重点是个体对生物和非生物环境的适应（生物环境的适应（adaptation）。）。种群生态学种群生态学(Population ecology): 多度多度(abundance)和种群动和种群动态（态（population dynamics）。）。群落生态学群落生态学(Community ecology): 决定群落组成和结构的生决定群落组成和结构的生态过程（态过程（ecological processes）。）。生态系统生态学生态系统生态学(Ecosystem ecology): 能流（能流（energy flow）、）、食物网（食物网（food web）和营养循环（）和营

14、养循环（nutrient cycling）。）。生态学的分支学科（二）l按生物类群划分：按生物类群划分：动物生态学动物生态学植物生态学植物生态学微生物生态学微生物生态学人类生态学人类生态学昆虫生态学昆虫生态学鱼类生态学鱼类生态学鸟类生态学等等鸟类生态学等等生态学的分支学科（三）l按生物栖息环境划分：按生物栖息环境划分：水生生态学水生生态学淡水生态学淡水生态学河口生态学河口生态学海洋生态学海洋生态学陆地生态学陆地生态学湿地生态学等等湿地生态学等等生态学的分支学科（四）l按交叉学科划分：按交叉学科划分：数学生态学数学生态学地理生态学地理生态学生理生态学生理生态学行为生态学行为生态学进化生态学等等进

15、化生态学等等生态学的分支学科（五）l按应用领域划分：按应用领域划分：农业生态学农业生态学城市生态学城市生态学资源生态学资源生态学环境生态学环境生态学保护生态学保护生态学恢复生态学恢复生态学旅游生态学旅游生态学污染生态学等等污染生态学等等生态学的分支学科（六）l景观(Landscape)和景观生态学(Landscape ecology)景观: 由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneous area), 这些生态系统构成景观中明显的斑块(patches), 这些斑块称景观要素(landscape elements)。景观生态学: 研究景观结构及其过程 ( landscape struc

16、ture and processes) 的科学。l生物圈(biosphere)和全球生态学(Global ecology)全球生态学: 研究生命系统和行星系统相互关系的科学。现代生态学发展趋势l现代科学（包括生态学）发展特点l学科间相互渗透，发展边缘学科，建立学科间的综学科间相互渗透，发展边缘学科，建立学科间的综合性研究。合性研究。l研究对象的特殊性l强调生态系统中各个组成成分的相互联系，尤其是强调生态系统中各个组成成分的相互联系，尤其是相互作用，从生态系统整体来研究能量、物质和住相互作用，从生态系统整体来研究能量、物质和住处的流动和转换，来研究其结构、功能和动态，甚处的流动和转换，来研究其结

17、构、功能和动态，甚至优化和调控。至优化和调控。宏观和微观两极发展宏观和微观两极发展生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈。圈。研究手段研究手段自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、“3S3S”（全球定（全球定位系统（位系统（GPSGPS）、遥感（）、遥感（RSRS）与地理信息系统（）与地理信息系统（GISGIS）、）、生态建模，系统论引入生态学。生态建模，系统论引入生态学。研究范围的拓展研究范围的拓展结合人类活动对生态过程的影响结合人类活动对生态过程的影响, ,从纯自然现象研究扩展到自从纯

18、自然现象研究扩展到自然然- -经济经济- -社会复合系统的研究。社会复合系统的研究。l从描述性科学走向实验科学从描述性科学走向实验科学l受控生态系统、微宇宙、人工模拟实验室受控生态系统、微宇宙、人工模拟实验室l利用电子仪器和遥感技术，在不破坏生物种群的情况下取样和测利用电子仪器和遥感技术，在不破坏生物种群的情况下取样和测量量l用放射性同位素示踪生态系统中营养物质的转移途径并判断其时用放射性同位素示踪生态系统中营养物质的转移途径并判断其时间和范围等。间和范围等。l研究重点从个体水平（繁殖、食性、迁移、生活史）转移到种群研究重点从个体水平（繁殖、食性、迁移、生活史）转移到种群（数量变动）和群落（结

19、构、演替、植被分析），进而发展到以（数量变动）和群落（结构、演替、植被分析），进而发展到以生态系统研究为中心。生态系统研究为中心。l与实践领域结合得更加密切与实践领域结合得更加密切l生态农业、生态经济、生态建设、生态管理、生态旅游、生态工生态农业、生态经济、生态建设、生态管理、生态旅游、生态工程、生态技术、生态效益等都是生态学原理与人类实践密切结合程、生态技术、生态效益等都是生态学原理与人类实践密切结合的产物。的产物。l数学模型广泛应用数学模型广泛应用l建立系统的模拟模型建立系统的模拟模型l用计算机模拟生态系统的行为，进行参数的灵敏度分析，模拟各用计算机模拟生态系统的行为，进行参数的灵敏度分析

20、，模拟各种管理措施，以便决策者选择最优方案种管理措施，以便决策者选择最优方案l应用最优化原理来控制和管理生态系统应用最优化原理来控制和管理生态系统l静态的有：线性规划和非线性规划，动态的如最优控制理论静态的有：线性规划和非线性规划，动态的如最优控制理论向宏观和微观两极方向发展向宏观和微观两极方向发展l宏观：重视全球生态功能的研究宏观：重视全球生态功能的研究l景观生态学，保持土地利用的方式的异质性（相异景观生态学，保持土地利用的方式的异质性（相异生态系统的组合）。生态系统的组合）。l全球生态学，以生物圈和全球为研究对象。全球生态学，以生物圈和全球为研究对象。l微观：分子生态学微观：分子生态学 （

21、MOLECULAR ECOLOGYMOLECULAR ECOLOGY），以分），以分子生物技术研究有机体对生态环境的适应性机理。子生物技术研究有机体对生态环境的适应性机理。系统理论对生态学起巨大的促进作用系统理论对生态学起巨大的促进作用l定量化研究进一步发展。定量化研究进一步发展。 建立系统的模拟模型，选择最优方案；以最优化原理调控、管理生态系统。建立系统的模拟模型，选择最优方案；以最优化原理调控、管理生态系统。 向多学科方向发展，尤其与经济学相结合。向多学科方向发展，尤其与经济学相结合。生态学在解决当今人类面临的重大社会问题中具有重作生态学在解决当今人类面临的重大社会问题中具有重作用，受到社

22、会的普遍重视，研究对象的庞大和复杂，生用，受到社会的普遍重视，研究对象的庞大和复杂，生态学与多学科的相互渗透显得十分重要态学与多学科的相互渗透显得十分重要 。l 应用生态学迅速发展。应用生态学迅速发展。从理论走向应用是学科成熟的标志。从理论走向应用是学科成熟的标志。8080年代以来，生态年代以来，生态工程、生态技术、生态建设、生态管理等逐步被人们所工程、生态技术、生态建设、生态管理等逐步被人们所认识和采用，并将极大地促进工农业生产的发展和经济、认识和采用，并将极大地促进工农业生产的发展和经济、生态效益的提高。生态效益的提高。 生态学的前沿l前沿问题l全球变化l生物多样性l可持续发展l城市生态学

23、生态学的前沿l实验生态学l生理生态学l分子生态学l行为生态学l理论生态学l生态文化生态学的后现代性质与21世纪的生态学l后现代l现代（Modern）是一种社会形态l现代的主要特征：机械化、资本化、单一化、货币最大化，破坏生态环境，。l后现代（Post-modern）概念l注意与现代后期区分l全球化l21世纪的生态学本课程涉及的主要学科l生物学相关分支学科l数理科学（包括非线性科学）及计算科学l自然科学其他学科l地理学、气象学、地质学、土壤学l产业l社会科学有关学科l经济学、人口学、社会学、美学l人文与社会l宗教、民俗l文学艺术生态学研究方法生态学研究方法l野外与现场调查l实验室分析l模拟实验l

24、数学模型与计算机模拟l生态网络及综合分析生态学研究的总体原则l整体观l综合观l层次观l系统观l进化观l这些原则在21世纪科学发展中呈强势模拟实验模拟实验l实验室模拟系统l人工气候箱l微宇宙l土壤系统l野外模拟系统l野外试验场土壤渗透系统土壤渗透系统人工气候箱人工气候箱水生生态箱水生生态箱“林冠模拟氮沉降和降雨”（CAN-WE）野外控制实验平台http:/ 有狭义和广义之分，起源于20世纪60年代末和70年代初，非洲西部撒哈拉地区连年严重干旱，造成空前灾难，“荒漠化”名词于是开始流传开来l荒漠化最终结果大多是沙漠化，中国是世界上荒漠化严重的国家之一中国盐碱土地分布中国盐碱土地分布西南石漠化分布西

25、南石漠化分布生物多样性锐减生物多样性锐减l生物多样性l一定时间和一定地区所有生物（动物、植物、微生物）物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称。它包括遗传(基因)多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观生物多样性四个层次l物种自然灭绝的速度大约为每100年仅有90个物种灭绝，现状每天约有100多种生物在地球上灭绝l在印度洋、大西洋中的一些岛屿上生活的特产鸟类绝灭的速度，从1601-1699年为8种，1700-1799年为21种，1800-1899年为69种，1900-1978年为63种（King,1980）l据联合国环境计划署估计，在未来的20-30年之中，地球总生物多样性的25%将处于灭绝的危

26、险之中。在1990-2020年之间，因砍伐森林而损失的物种，可能要占世界物种总数的5-25%，即每年将损失15000到50000个物种，或每天损失40-140个物种部分濒危动植物部分濒危动植物巴西巴西印度南非西南南非山地英格兰彭布罗克郡马达加斯加哥伦比亚老鼠部分濒危植物部分濒危植物星叶草 高岩兰伞花木合果木秤锤树银鹊树松毛翠黑节草长苞冷杉秤锤树白辛树大果木莲生态安全生态安全l生态安全是指生态系统的健康和完整情况l人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度，包括饮用水与食物安全、空气质量与绿色环境等基本要素l健康的生态系统是稳定的和可持续的，在时间上能够维持它的组织结构和自治，以及保持对胁迫的恢复力l不健康的生态系统，是功能不完全或不正常的生态系统，其安全状况则处于受威胁之中北京市生物安全格局北京市生物安全格局中国生态安全战略（中国生态安全战略（2011）